สิบตัวอย่างการเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่เราประสบทุกวัน

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.


เราอาศัยอยู่ในโลกที่ประกอบด้วยอะตอม ไอออน และโมเลกุลจำนวนนับไม่ถ้วนที่เคลื่อนที่ตลอดเวลา ชนกันตลอดเวลา ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงนับไม่ถ้วนในสสาร การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้อาจเป็นการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ เช่น การละลายของน้ำแข็งในดวงอาทิตย์ หรือการระเหยของตัวทำละลายจากการทำให้สีแห้ง แต่ในหลายกรณี การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เป็นการเปลี่ยนแปลงทางเคมีหรือปฏิกิริยาเคมี

ส่วนที่สนุกที่สุดอย่างหนึ่งของการเรียนวิชาเคมีคือการเรียนรู้ที่จะรับรู้การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ที่เกิดขึ้นรอบๆ ตัวเรา และการเรียนรู้ที่จะเห็นนอกเหนือจากความสวยงามของการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ รวมถึงความเรียบง่ายของการเปลี่ยนแปลงอื่นๆ ด้วย ด้วยเหตุนี้ในบทความนี้ เราจึงนำเสนอตัวอย่างสิบตัวอย่างการเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่เกิดขึ้นรอบตัวเราและเราประสบอยู่ทุกวัน (หรือเกือบทุกวัน)

การเปลี่ยนแปลงประเภทต่างๆ ของสสาร

ก่อนที่เราจะเข้าสู่ตัวอย่างของการเปลี่ยนแปลง ทางเคมี สิ่งสำคัญคือต้องทบทวนว่าการเปลี่ยนแปลงทางเคมีคืออะไร เพื่อที่จะแยกความแตกต่างจากกระบวนการเปลี่ยนแปลงอื่นๆ ที่เกิดขึ้นรอบตัวเราอย่างต่อเนื่อง

โปรดจำไว้ว่าสสารสามารถผ่านกระบวนการเปลี่ยนแปลงหรือการแปลงรูปแบบต่างๆ ได้ การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้จำแนกออกเป็นการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ การเปลี่ยนแปลงทางเคมี และการเปลี่ยนแปลงหรือการแปรสภาพทางนิวเคลียร์

การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพคืออะไร?

การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพคือการเปลี่ยนแปลงที่สารไม่ได้รับการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างพื้นฐาน กล่าวคือ เป็นกระบวนการเปลี่ยนแปลงที่ทั้งธรรมชาติและองค์ประกอบของธาตุไม่เปลี่ยนแปลง หรือวิธีที่อะตอมและไอออนที่ประกอบเป็นสสารอยู่ในสสารจะรวมกันหรือเชื่อมโยงเข้าด้วยกัน

ตัวอย่างเช่น การระเหยของน้ำเป็นการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพเนื่องจากทั้งน้ำในสถานะของเหลวและน้ำในก๊าซยังคงเป็นน้ำ แม้ว่าจะมีหลักฐานของการเปลี่ยนแปลงก็ตาม

การเปลี่ยนแปลงทางเคมีคืออะไร?

ในทางกลับกัน กระบวนการทางเคมีหรือการเปลี่ยนแปลงคือการเปลี่ยนแปลงที่สารเคมีหนึ่งหรือหลายตัวถูกเปลี่ยนให้เป็นอีกสารหนึ่งหรือต่างกันผ่านการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบองค์ประกอบหรือในลักษณะและลำดับที่เชื่อมโยงถึงกัน ใช่ อะตอมที่ประกอบขึ้นเป็น

นั่นคือ การเปลี่ยนแปลงทางเคมีประกอบด้วยกระบวนการแยกส่วนและกำหนดค่าอะตอมของสารเคมีหนึ่งชนิดหรือมากกว่าที่เรียกว่าสารตั้งต้นใหม่ เพื่อผลิตสารเคมีชนิดหนึ่งหรือมากกว่าที่เรียกว่าผลิตภัณฑ์

การเปลี่ยนแปลงทางเคมีสามารถจดจำได้ง่ายเนื่องจากเกี่ยวข้องกับการหายไปของสารหนึ่งชนิดหรือมากกว่านั้น และการปรากฏตัวของสารเคมีที่แตกต่างกันตั้งแต่หนึ่งชนิดขึ้นไป สิ่งเหล่านี้สามารถมีคุณสมบัติและลักษณะเฉพาะที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิงจากสารดั้งเดิม ทำให้ในบางกรณีจดจำได้ง่ายมาก ตัวอย่างเช่นปฏิกิริยาเคมีจำนวนมากทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของสีอย่างรุนแรง การปลดปล่อยพลังงานจำนวนมากอย่างกะทันหันในรูปของความร้อน แสง หรือทั้งสองอย่าง หรืออาจถูกทำเครื่องหมายด้วยการปรากฏตัวของผลึกที่น่าประทับใจซึ่งมีสีต่างๆ กันซึ่งดูเหมือนไม่มีที่ไหนเลย

การเปลี่ยนแปลงทางนิวเคลียร์คืออะไร?

ที่สุดท้าย เรามีการเปลี่ยนแปลงทางนิวเคลียร์ ปฏิกิริยานิวเคลียร์เกิดขึ้นบ่อยน้อยกว่าการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพและทางเคมี แต่ก็มีความสำคัญมากเช่นกัน ประกอบด้วยกระบวนการที่นิวเคลียสของอะตอมเปลี่ยนแปลงเพื่อผลิตอะตอมใหม่ตั้งแต่หนึ่งอะตอมขึ้นไป นี่คือประเภทของปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ในการระเบิดของระเบิดปรมาณู หรือในแกนกลางของดาวฤกษ์

ตอนนี้เราจำได้แล้วว่าการเปลี่ยนแปลงทางเคมีคืออะไรและรู้วิธีแยกแยะการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้จากการเปลี่ยนแปลงอีก 2 ประเภทที่อาจเกิดขึ้นได้ มาดูตัวอย่างเฉพาะของการเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่เกิดขึ้นรอบตัวเราอย่างต่อเนื่อง

1. การตัดน้ำนม

พวกเราส่วนใหญ่เคยประหลาดใจว่านมที่อยู่ในตู้เย็นเสียไปแล้ว เราสังเกตเห็นสิ่งนี้ทันทีเมื่อเราสังเกตเห็นว่าสิ่งที่ตอนแรกดูเหมือนจะเป็นส่วนผสมสีขาวที่เป็นเนื้อเดียวกันได้แยกออกเป็นสองขั้นตอนที่แยกแยะได้ชัดเจน ซึ่งขั้นตอนหนึ่งเป็นของแข็งมากกว่าและลอยอยู่ในส่วนที่เป็นน้ำ

กระบวนการนี้เกิดจากการกระทำของแบคทีเรียที่เมื่อเติบโตและขยายพันธุ์ จะทำปฏิกิริยาทางชีวเคมีหลายอย่างที่ทำให้นมเป็นกรด แต่แม้ว่าปฏิกิริยาทางชีวเคมีจะเป็นชุดของปฏิกิริยาเคมีประเภทต่างๆ แต่ปฏิกิริยาที่เราเห็นด้วยตาเปล่านั้นเกิดขึ้นระหว่างไฮโดรเนียมไอออนที่รับผิดชอบต่อความเป็นกรด (H 3 O + ไอออน)และโปรตีนของ นมที่เดิมละลายในน้ำ

โดยการลดค่า pH ของนม (หรือเพิ่มความเป็นกรด ซึ่งเป็นสิ่งเดียวกัน) ไอออนของไฮโดรเนียมส่วนเกินจะทำปฏิกิริยากับโปรตีน ถ่ายโอนโปรตอนไปยังโมเลกุลของโปรตีนผ่านปฏิกิริยากรด-เบส โปรตีนโปรตอนจะละลายได้น้อยลงและในที่สุดจะตกตะกอนเป็นของแข็งและแยกออกจากน้ำ

2. การกำจัดความกระด้างของน้ำด้วยเรซินแลกเปลี่ยนไอออน

น้ำที่มีความเข้มข้นของแคลเซียม (Ca 2+ ) และแมกนีเซียม (Mg 2` ) ไอออนค่อนข้างสูงเรียกว่าน้ำกระด้าง น้ำกระด้างอาจนำปัญหามากมายมาสู่บ้าน รวมถึงการตกตะกอนของแคลเซียมและแมกนีเซียมคาร์บอเนตในท่อ ซึ่งจะค่อยๆ อุดตันจนถึงจุดที่น้ำผ่านไม่ได้อีก พวกเขายังสร้างเกลือที่ไม่ละลายน้ำด้วยโมเลกุลของสบู่ ป้องกันไม่ให้มันทำงานโดยการขจัดสิ่งเจือปนออกไปเมื่อเราล้างหรืออาบน้ำ

ในที่ที่น้ำกระด้าง มักจะมีการติดตั้งตัวกรองพิเศษเพื่อกำจัดไอออนเหล่านี้ออกจากน้ำ ทำให้ “อ่อนตัว” ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งแตกต่างจากตัวกรองทั่วไปซึ่งเป็นวัสดุที่มีรูพรุนซึ่งไม่อนุญาตให้อนุภาคบางขนาดทะลุผ่านได้ ตัวกรองเพื่อขจัดความกระด้างออกจากน้ำนั้นทำจากเรซินพิเศษสองชนิดที่เรียกว่าเรซินแลกเปลี่ยนไอออน เรซินเหล่านี้ทำปฏิกิริยาผ่านปฏิกิริยาทางเคมี

เรซินตัวแรกแลกเปลี่ยนไอออนบวกที่กล่าวถึง (Ca 2+และ Mg 2+ ) สำหรับโปรตอนผ่านปฏิกิริยาการแทนที่ทางเคมีดังต่อไปนี้:

ตัวอย่างการเปลี่ยนแปลงทางเคมี

โดยที่ M 2+เป็นตัวแทนของไอออนบวกทั้งสองชนิด ในขณะเดียวกัน เพื่อป้องกันไม่ให้น้ำกลายเป็นกรด เรซินอีกชนิดหนึ่งจะแลกเปลี่ยนแอนไอออนที่ทำหน้าที่เป็นตัวต้านทานของแคลเซียมและแมกนีเซียมเป็นไอออนของไฮดรอกไซด์:

ตัวอย่างการเปลี่ยนแปลงทางเคมี

ไอออนไฮดรอกไซด์ที่ปล่อยออกมาบนเรซินแลกเปลี่ยนประจุลบจะทำให้โปรตอนที่ถูกปล่อยออกมาจากเรซินแลกเปลี่ยนประจุบวกเป็นกลางโดยปฏิกิริยาทางเคมีอื่น:

ตัวอย่างการเปลี่ยนแปลงทางเคมี

3. การซีดจางของสีในแสงแดด

หากเราเดินไปตามเมืองใดเมืองหนึ่งในระยะสั้นๆ แล้วมองดูโฆษณาและป้ายต่างๆ มากมายที่กระจายอยู่ตามสองข้างทาง เราจะสังเกตเห็นว่าป้ายโฆษณาแบบใหม่มีสีสันที่เข้มและสดใส ในขณะที่โฆษณาที่ถูกแสงแดดส่องถึง อีกต่อไป ลมและฝนได้สูญเสียสีส่วนใหญ่ไปแล้ว ในความเป็นจริง สีแรกที่จะจางลงมักจะเป็นโทนสีน้ำเงินและสีเขียว จากนั้นจะออกโทนสีแดงและสีเหลือง ซึ่งเป็นสาเหตุที่งานพิมพ์เก่าจำนวนมากที่ตากแดดออกจึงมีสีเหลืองหรือสีส้ม

ในบางกรณีอาจเกิดจากสภาพดินฟ้าอากาศและการสึกกร่อนโดยลมและฝน แต่โดยส่วนใหญ่แล้ว การเปลี่ยนสีเกิดจากการสลายตัวทางเคมีของเม็ดสี โดยเฉพาะเฉดสีฟ้าและสีเขียวจากการกระทำของรังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์

4. การเกิดฟองเมื่อเติมไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ลงในแผล

ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เป็นสารละลายในน้ำที่มีไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ประมาณ 10% ถึง 30% (H 2 O 2 ) สารประกอบนี้สลายตัวตามธรรมชาติเป็นก๊าซออกซิเจนและน้ำผ่านปฏิกิริยาเคมีที่ไม่ได้สัดส่วนหรือเปลี่ยนรูป:

ตัวอย่างการเปลี่ยนแปลงทางเคมี

ปฏิกิริยานี้จะช้ามากในขวดไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์สำหรับใช้ฆ่าเชื้อ เช่นเดียวกับที่เรามักมีในชุดปฐมพยาบาล อย่างไรก็ตาม เซลล์ในเลือดของเราและเซลล์ยูคาริโอตส่วนใหญ่มีออร์แกเนลล์ซึ่งมีเอนไซม์ที่เชี่ยวชาญในการเร่งปฏิกิริยาการย่อยสลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ดังนั้น เมื่อเราเติมไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ลงในแผลเปิด มันจะสลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์อย่างรวดเร็ว ปล่อยก๊าซออกซิเจนซึ่งก่อให้เกิดฟองที่ก่อตัวเป็นโฟมที่เราเห็น

5. การตกผลึกของพลาสติกที่โดนแดด

แสงแดดและรังสีอัลตราไวโอเลตสามารถกระตุ้นปฏิกิริยาเคมีต่างๆ จำนวนมากได้ หนึ่งในนั้นคือการสลายตัวของสายโซ่โพลีเมอร์ที่เป็นโครงสร้างของพลาสติก ผลที่ตามมาคือ วัตถุพลาสติกส่วนใหญ่ที่เราทิ้งไว้กลางแดดเป็นเวลานานจะสูญเสียคุณสมบัติของพลาสติกและกลายเป็นวัสดุแข็งและเปราะ คล้ายกับชุดของผลึกอัดแน่น

กระบวนการนี้ ซึ่งมักเกี่ยวข้องกับการตกผลึก เป็นการเปลี่ยนแปลงทางเคมีเนื่องจากมีการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางเคมีและการเชื่อมต่อระหว่างอะตอมที่ประกอบกันเป็นโมเลกุลพอลิเมอร์ที่มีความยาว

6. การเปลี่ยนสีของอาหารเมื่อทอดหรือย่าง

มีไม่กี่อย่างที่อร่อยไปกว่าความซ่าและรสคาราเมลที่ก่อตัวบนเนื้อและผักเมื่อย่าง ทอด หรือย่าง เช่นเดียวกับทุกอย่างในครัว กระบวนการคาราเมลนี้เกิดขึ้นจากกระบวนการทางเคมีที่หลากหลาย ในกรณีนี้ จะเกี่ยวข้องกับชุดปฏิกิริยาเคมีที่ซับซ้อนมากซึ่งเรียกว่าปฏิกิริยา Maillard

นี่คือปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นระหว่างน้ำตาลในอาหารและกรดอะมิโนที่ตกค้างในโปรตีน ปฏิกิริยาเหล่านี้มักเรียกว่าปฏิกิริยา Maillard แม้ว่าในทางเทคนิคแล้วปฏิกิริยาเหล่านี้คือปฏิกิริยาไกลโคซิเลชันหรือไกลโคซิเลชันที่คล้ายกับปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทั่วไป แต่ไม่มีการแทรกแซงของตัวเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์ ปฏิกิริยาของ Maillard นั้นขับเคลื่อนด้วยความร้อนแทน

7. การตกผลึกของน้ำผึ้ง

น้ำผึ้งเป็นสารละลายที่มีความเข้มข้นสูงของน้ำตาลต่างๆ ในน้ำ แม้จะมีความเข้มข้นสูง แต่ตัวถูกละลายทั้งหมดยังคงละลายอยู่ อย่างไรก็ตาม หากเราทิ้งขวดน้ำผึ้งไว้โดยไม่ถูกรบกวนเป็นเวลานาน เรามักจะสังเกตเห็นว่าผลึก น้ำตาลเล็กๆ เริ่มปรากฏ ที่ด้านล่าง หรือเกิดการตกผลึกของน้ำผึ้งทั้งหมด ซึ่งทุกอย่างจะกลายเป็น ก้อนเดียวที่ดูเหมือนแข็ง

กระบวนการตกผลึกนี้มักถูกพิจารณาว่าเป็นการเปลี่ยนแปลงทางเคมี อย่างไรก็ตาม สามารถย้อนกลับได้ง่ายโดยการให้ความร้อนแก่น้ำผึ้งเล็กน้อย ซึ่งจะช่วยเพิ่มความสามารถในการละลายของน้ำตาลที่มีอยู่และจะละลายอีกครั้ง

8. การบ่มตัวเร่งปฏิกิริยาเคลือบฟัน

มีสีและสีเคลือบต่างๆ มากมายในท้องตลาด ซึ่งแต่ละสีมีการใช้งานเฉพาะของตัวเอง อย่างไรก็ตาม เมื่อต้องการเคลือบผิวที่แข็งแรง มันวาว และทนทาน เรามักจะเลือกใช้สารเคลือบฟันบางชนิด สารเคลือบฟันเหล่านี้ไม่มีอะไรมากไปกว่าเม็ดพลาสติกที่เกิดจากพอลิเมอร์สายยาวที่มีโซ่ข้างที่สามารถเชื่อมต่อกันผ่านปฏิกิริยาเคมี เมื่อปฏิกิริยาเหล่านี้เกิดขึ้น เครือข่ายของโมเลกุลที่เชื่อมต่อกันจะก่อตัวขึ้นซึ่งมีความแข็งแรงมาก

อย่างไรก็ตาม ปฏิกิริยาเหล่านี้จำเป็นต้องมีตัวเร่งปฏิกิริยาเกิดขึ้น มิฉะนั้น น้ำเคลือบจะแข็งตัวในโถและไม่สามารถทาบนพื้นผิวได้ ตัวเร่งปฏิกิริยานี้ซื้อพร้อมกับเคลือบฟันและผสมกับมันในสัดส่วนที่เหมาะสมตามปริมาณของเคลือบฟันที่คุณต้องการเตรียม

ดังนั้น ครั้งต่อไปที่คุณเห็นช่างทาสีหรือแม้แต่ช่างทำเล็บผสมยาทาเล็บกับสารใสไม่มีสีในปริมาณเล็กน้อย แล้วทายาทาเล็บบนพื้นผิวใด ๆ จำไว้ว่าเรากำลังจะได้เห็นสารเคมีที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ปฏิกิริยาการเกิดครอสลิงค์ระหว่างพอลิเมอร์เรซิน

9. การคาราเมลของน้ำตาล

โดยการอุ่นน้ำตาลในกระทะด้วยน้ำปริมาณเล็กน้อย เราจะเห็นว่าน้ำตาลละลายก่อนและกลายเป็นของเหลว อย่างไรก็ตาม เมื่อให้ความร้อนเพิ่มขึ้นอีกเล็กน้อย เราสังเกตเห็นว่ามันเริ่มเปลี่ยนเป็นสีน้ำตาลอ่อนและปล่อยกลิ่นเฉพาะตัวที่น่ารับประทานออกมา คาราเมลได้ก่อตัวขึ้น

ณ จุดนี้ การเกิดขึ้นของปฏิกิริยาเคมีจะเห็นได้ชัด เนื่องจากสารประกอบที่มีกลิ่นแตกต่างจากน้ำตาลบริสุทธิ์กำลังก่อตัวขึ้น และยังมีสีที่ต่างกัน เนื่องจากน้ำตาลมีสีขาวตามธรรมชาติ กระบวนการสร้างคาราเมล (หรือคาราเมล) นี้เป็นปฏิกิริยาเคมีที่โมเลกุลซูโครสของน้ำตาลทรายแดงเชื่อมโยงกัน เกิดเป็นโพลิเมอร์

10. การบ่มกาวโดยใช้อีพอกซีเรซิน

อีพอกซีเรซินประกอบด้วยพลาสติกพรีโพลิเมอร์ไรซ์ เช่นเดียวกับสารเคลือบฟันที่เร่งปฏิกิริยาเคลือบฟัน ซึ่งในขั้นต้นสายโซ่โพลีเมอร์จะเป็นอิสระจากกัน อย่างไรก็ตาม เมื่อผสมกับเรซินตัวที่สองที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาที่เหมาะสมในส่วนประกอบต่างๆ ปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันจะถูกกระตุ้นโดยโซ่ด้านข้างของโพลีเมอร์พันกัน ซึ่งทำให้เรซินแข็งตัว

นี่คือหลักการทำงานของกาวที่มีความแข็งและทนทานสูงหลายชนิด

อ้างอิง

Arias Giraldo, S. และ López Velasco, DM (2019) ปฏิกิริยา เคมีของน้ำตาลเชิงเดี่ยวที่ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร โคมลอย. 22. 123–136. https://www.redalyc.org/journal/6139/613964509011/html/

ภาควิชาเคมีอนินทรีย์. (น). การเร่งปฏิกิริยาการสลายตัวของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ มหาวิทยาลัยอลิกันเต้. https://dqino.ua.es/es/virtual-laboratory/decomposicion-catalitica-del-peroxido-de-hidrogeno.html

Gazechim คอมโพสิต Iberica (2556, 25 ตุลาคม). อี พอกซีเรซิน https://www.gazechim.es/noticias/actualidad/resina-epoxi/

Madsen, J. (2020, 18 กุมภาพันธ์). วิทยาศาสตร์เบื้องหลังกระบวนการบ่มอีพ็อกซี่ ผู้เชี่ยวชาญด้านความร้อน https://www.heatxperts.com/es/blog/post/the-science-behind-the-epoxy-curing-process.html

เวลซิด. (2557, 26 กรกฎาคม). ปฏิกิริยาของเมลลาร์ด ศาสตร์การทำอาหาร & บริษัท https://gastronomiaycia.republica.com/2010/03/11/reaccion-de-maillard/

น้ำผึ้งสีเขียว (2562, 12 พฤศจิกายน). น้ำผึ้งตกผลึก น้ำผึ้งบริสุทธิ์แห่งชีวิต https://www.verdemiel.es/blog/2019/11/12/miel-cristalizada-la-miel-pura-de-toda-la-vida/

-โฆษณา-

mm
Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

Artículos relacionados